1928年6月4日，张作霖被炸身亡。同一天，张学良、杨宇霆在北京与国民政府代表孔繁蔚举行会谈，孔繁蔚提出了解决东北问题的三个条件：
（一）东北三省须悬青天白日旗；（二）奉军中的孙传芳、张宗昌、褚玉璞所部须受改编；（三）东三省须服从国民政府命令。正式提出了东北易帜问题。
此时，张学良接到了张作霖被炸身亡的消息后，于6月17日化装潜回奉天。6月19日，张学良通电全国就任奉天军务督办之职。7月1日，张学良致电蒋介石，表示绝不妨碍统一，已令前方军队撤退，并派代表转致敬意。7月3日，张学良出任东三省保安总司令。7月8日，张学良派邢士廉、王树翰、米春霖、徐祖贻等4人前往北京，7月10日到达，随即对新闻界说：“张学良早求统一。皇姑屯之变，益增爱国之热度，而赞成统一志愿，尤觉须急速实现。兹既举国一致易旗，东省自当不必坚持异议。不过东北地位在外交上有特殊情形，故先派代表来商办法，从长考虑，以期妥洽和平统一事业安然成功。”同日，蒋介石在北平接见王树翰等，提出东三省须先行易帜，实行三民主义，余事再请示国民政府。与此同时，张学良在沈阳接见国民政府的代表刘光、张同礼时表示，易帜与实行三民主义毫无疑问。至7月中旬，双方就易帜问题达成协议，并议定于7月24日正式宣布东北易帜。
张学良与南京国民政府就东北易帜问题进行接触的消息传出后，日本当局大为恐慌，极力加以阻挠。7月16日，日本驻奉天总领事林久治郎拜访张学良，警告说：“我国同东三省的关系与中国内陆地区同各国关系不同，是极为重要而密切的。而国民政府的外交政策同我国在东三省保卫既得权益方针是绝对不能两立的。与南方合作就无异于要同我国对抗。”对此，张学良表示，下属及三省均倾向采用三民主义，难以拒绝。林久治郎随即将此情况电告日本首相田中义一，称“从当今的大趋势看，尽管我方不欢迎青天白日旗，但只要不以实力加以阻止，就不可能停止”。7月18日，田中给林久治郎发来训令，要求“坚决阻止东三省政府同南方合作。”于是，林久治郎于7月19日再次会见张学良，表明日本政府反对易帜的态度，并再度警告说：“如果同南方妥协，将严重伤害两国关系。”张学良则表示：“东北保安会的要员们，一致主张当前应该向国民党妥协，服从三民主义，悬挂青天白日旗，避免战祸。现在，我若不接受这些要员们的主张，自己将陷入非常困难的境地，最后只好下台。”7月20日，张学良前往“满铁”奉天公所会见关东军司令官村冈长太郎，村冈也竭力劝阻张学良“停止南北妥协”，并指责说：“尔父作霖十数年间与日本提携，奠定了东三省今日繁荣之局面；然足下在父亲丧葬未毕之日，即欲屈服于敌，毁坏三省，作为三省保安总司令，何面目之有？”
对于日本的无理干涉，张学良虽十分愤慨，却又不能置之不理。特别是此时张作霖的丧礼尚未举行，张学良害怕日本人又会搞出什么事来。同时，东北军的一些元老也认为，在大元帅的葬礼未办之前就去同过去的敌人达成妥协，未免操之过急，所以也对易帜表示反对。在此情况下，张学良决定将正式易帜时间延缓到张作霖葬礼之后。7月24日，张学良致电蒋介石，称易帜“不必急于一时”，并详细解释了暂缓易帜的缘由。
为了达到阻止东北易帜的目的，田中义一又派曾在一战期间担任驻华公使的林权助为特命大使，以参加张作霖葬礼为名，到东北阻挠易帜。林权助出发前，田中向其详细交代了此行的任务和策略。据《日本外务省档案》记载，田中与林权助的谈话要点多达19条。其主要内容是：第一，“满洲是日本的外廓”，“此地的治乱兴衰”对日本来说“关系重大”。第二，“必须始终防止共产主义分子进来。”第三，“多年来，我们一直协助中国实现统一，同时自然地也想按照我们新想法引导满洲”，所以绝不能为了促进统一而牺牲“日本的意志”。第四，“对于张学良，必须做各种考虑，需要软硬兼施得当，使他的心不倾向于南方”。第五，“如果不彻底防止南方势力的入侵，日本的意志就实现不了。如果同南方政府交涉的话，事情就会国际化”。第六，“日本为了维持满洲的治安，决不惜牺牲”。
林权助于7月28日从东京启程，至8月4日到达奉天。之前，林久治郎又于8月1日和3日，连续两次往访张学良，对易帜进行百般阻挠。8月5日，林权助参加了张作霖的葬礼。葬礼结束后第2天，林权助便在林久治郎陪同下拜访张学良，向其“申述了田中首相委托的使命，并劝慰他安心继承父亲的遗业”。8月9日，张学良前往日本总领事馆进行礼节性回访，林权助正式提出东北易帜问题。林权助说：“我是承日本内阁总理大臣之命来正式提出这个问题的。日本政府经过慎重考虑，认为满蒙是日本付出过重大牺牲而后得有特殊权益的地方，在日本人心目中，它是大和民族的生命线；它的命运，日本不能不时时刻刻的关心。如今专以排斥外国势力为名的国民革命军的势力己经席卷华北，说不定什么时候就来到满蒙，并且我们听说，张学良将军有随时换上青天白日旗和他们同流合污的意图。我们对此特别关切，请张将军将你的意见告诉我们。”张学良有理有节地答道：“我们东北地方当局，一向尊重日本在东北的权益，特别是两国缔结的条约上所规定的权益，我们什么时候都是尊重的。至于说到国民革命军，我虽然和他们交过手，打过仗，但是我很佩服他们。我现在还和他们没有来往，至于何时我和他们有来往，我还不能断定。好在这些都是我们自己家里的事，换句话说，这是我们的内政，我想我们的邻邦对我们家里的事不会太感兴趣吧！”由此开始，双方围绕易帜问题展开激烈的舌战。最后，气急败坏的林久治郎居然以命令的口吻对张学良说：“我们就是不准许挂旗。”张学良闻听也勃然色变，怒斥道：“这是什么意思？”眼看会谈陷入僵局，林权助急忙打圆场说：“我们这番劝告，不但是为了我们日本的特殊权益，也是为了张将军自身的利益打算。听说国民政府这帮人都有外国背景，手腕非常毒辣，和他们打交道，找不出什么好处来。况且，张将军在东北是唯我独尊，和他们合流后，你还能有比现在的地位更好的地位吗？当然，你不必害怕他们，我们绝对支持你。”张学良语气也稍微缓和下来，表示：“日本朋友的好意忠告，我自当加以善意考虑。”待回到私邸后，张学良仍愤慨异常，对周围人说：“日方欺我太甚，誓必易帜，即死于青天白日旗下，吾亦甘心。”
在田中不断派人对张学良进行劝告的同时，日本军方也活跃起来。8月7日，日军参谋部制定了《参谋部关于应付满蒙形势急剧变化的措施方案》，声称如果张学良不听“劝告”，“应断然采取以武力自卫的措施”，“驱逐学良、杨宇霆等新派人物，帮助成立符合我政策的亲日性政权”。与此同时，驻扎在奉天附近的1.7万日军也连续举行军事演习，进行赤裸裸的武力威胁。
面对日本帝国主义的粗暴干涉，张学良深感日本人欺人太甚，但同时也不能不担心日本会进行武装干涉。为此，张学良审时度势，决定再度推迟易帜日期。8月9日，张学良致电蒋介石，陈述日本施加压力的情况，并提出应对之策：“一曰强硬，二曰软化，三曰圆滑。强硬则必动武，不但东省力有不足，即全国协力亦无把握。软化则东省成为保护国，为朝鲜第二，非所敢出。暂时，圆滑之法以延宕之，一面于国际间着手运用，折其野心，始有办法。”8月10日，张学良派东北保安委员会委员刘哲拜见林久治郎，转达延迟易帜的决定。8月13日，张学良前往日本总领事馆与林权助话别，“申明了南北妥协将暂缓三个月的意向”。田中义一得知张学良的表态后致电林久治郎，令转告张学良，对张学良决定“暂时停止与南方妥协”实感满意。至此，双方就易帜问题的交锋暂告一个段落。
8月13日，美国驻华公使马慕瑞抵达奉天，与张学良派去的代表杨宇霆会谈，表示支持东北“易帜”。马慕瑞来奉，引起了日方警觉。随后，美国又派记者端纳到奉天，做张学良的工作，张学良坚定地表示：“满洲是中国的，我不会接受日本的命令。”
10月8日，国民党中常会任命张学良为国民政府委员。蒋介石为此致电张学良云：“应乘此时机同时更换旗帜，宣言就职，以十七年（1928年）双十节为兄完成统一之纪念日也。”可是，当时日本压力尚未减轻，而东北内部亦不稳定，张学良易帜有心无力。10月10日，张学良复电蒋介石说：“东北易帜早具决心在前，实因某方压迫，致生障碍，当时敝处与之面约以三个月为限，届期即行易帜……现计算约定日期已不甚远，敝处拟积极准备，事前秘不使知，筹备就绪，即行通电宣布，以三省同日实行，以免彼方又生狡计。”
此后，蒋张之间函电频传，信使不断，双方共同积极为易帜做准备。11月中旬，张学良致驻北平代表赵志白亲笔信，其要旨为：“第一，东北内部日见坚固，唯外交仍棘手，请将特殊情形介绍于国人，以免误会；第二，学良对于统一早有决心，易帜誓必实行，但因有未了事件甚多，须先办理完结；第三，绝不卖国，但有为大势所迫非办不可之事，此乃弱小民族被人压迫之实况，人应谅之。”
与此同时，形势的发展对田中政府越来越不利。美、英、法等国出于自身利益考虑，一再向日本施加压力，使日本在外交上陷入孤立。中国国内反对日本分割中国的舆论日益高涨，抵制日货运动更是一浪高过一浪，使日本外贸损失不断加大。在日本国内，以驻华公使芳泽为首的一部分人担心田中内阁过分干涉东北易帜会招致欧美列强的不满，因而反对田中内阁的对华政策。而在野的民政党也指责田中干涉东北易帜的行为是“拙劣的外交”，并乘机加紧了倒阁运动。至1928年底，田中内阁已经是内外交困，不得不承认东北易帜是“中国的内政问题”。
12月14日，东北保安司令部召开会议，决定于1929年1月1日元旦实行易帜。就在这次会议上，对于易帜问题还是有人提出不同意见，唯有张学良坚持非办不可，谓：“完成统一事大，外人威胁事小。我引国府及国民党势力下之舆论相助，外人其奈我何？”蒋介石电示张学良“不必等到元旦，应提前三天”。12月24日，张学良密电奉天省长翟文选等人：“兹经决定，于本月29日改悬青天白日旗，东三省同时举行。……唯事前仍应持秘密，勿稍漏泄，以免惹起他方注意为要”，电文还说明了旗式的尺寸。12月26日，奉天省长致电省城各机关以及各道尹、各县知事，通知29日易帜一事，强调要绝对保密。同一天，国民党中央政治会议决议，任命张学良为东北边防军司令长官，并通过了东三省及热河省的省政府委员名单，待易帜后发表。
12月29日，易帜典礼在奉天省府礼堂举行。张学良身着深黄色中山服，监誓委员方本仁身穿长袍短褂，在融融军乐声中，众人先向党国旗、总理遗像行三鞠躬礼，方本仁恭读遗嘱后，即就监誓员位，授印于东北正副司令及东北各委员各厅长，复由东北边防军正副司令及奉、吉、黑、热四省府主席以次各委员举右手恭诵誓词。欧美各国领事应邀出席，唯日本领事未到。
方本仁代表国府致训词说：“今日为东北边防军正副司令长官及奉、吉、黑、热四省府委员补行宣誓典礼，实为革命成功、全国统一大可纪念之日。”
随后，张学良致答词，致词完毕，张学良又发表即席演讲，他说：“我们为什么易帜？实则是效法某先进国的做法。某方起初也是军阀操权，妨碍中央统治，国家因此积弱。其后军阀觉悟，奉还大政于中央，立致富强。我们今天也就是不想分中央的权力，举政权还给中央，以谋求中国的真正统一。”
会后，张学良向全国发布易帜通电，电文中曰：“自应仰承先大元帅遗志，力谋统一，贯彻和平，已于即日起宣布，遵守三民主义，服从国民政府，改易旗帜。”
随即奉天省公署及机关、学校、商店均悬挂青天白日满地红旗，吉林、黑龙江、热河同时易帜。同日，蒋介石特致电张学良，对易帜通电表示无任佩慰，“此后修内对外，建设万端，匡济艰难，纳民轨物，愿与诸兄共策之”，南京国民政府也电复张学良等人：“完成统一，捍卫边防，并力一心，相与致中国于独立自由平等之盛，有厚望焉。”日本田中内阁对张学良易帜事前未与日本协商感到遗憾，对其易帜“帝国政府颇感意外”。
12月30日，南京国民政府根据张学良的推荐，任命汤玉麟为热河省政府主席。12月31日，南京国民政府任命张学良为东北边防军司令长官。 同时，奉天省改为辽宁省，奉天市改为沈阳市，奉军改称国民革命军东北边防军，其建制编入国民政府军队序列。至此，改旗易帜工作基本结束。
